Способ регулирования -фазного выпрямленного напряжения

Союз Советски иСоциалистичесиииРеспублик пи 866668(23)приоритет Опубликовано 230981Битллетеиь РЙ 35 ио дедам извбретеииХ и аткрытиХДата онублнкования ояисания 250981(72) Автор изобр".теиия В. лтне Рязанский радиотехнический институ(7 ви ОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ а-ФАЗНОГОШРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования параметров .электроэнергии, в частности в многофазных регуляторах выпрямленного напряжения.Известны многофазные выпрямители с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне силового трансформатора,регулнрование и стабилизация выходного напряжения в которых осуществляется путем высокочастотной широтно-импульсной модуляции с помощью управляемых вентилей Г 13 и Ы ,Известен также способ регулирования многофазного выпрямленного напряжения путем ступенчатого изменения коэффициента передачи регулирующего органа в функции результата его сравнения с эталонным напряжением (амплитудно-импульсная модуляция), в качест ве которого формируют два уровня на" пряжения, равных максимальному и мини мальному допустимым уровням выходного 2напряжения, определенных заданной точностью регулирования, причем коэффициент передачи регулирующего оргийна дискретного действия уменьшают либо увеличивают при отклонении текущего уровня выходного напряжения в сторону увеличения от максимально-допустимого значения либо в сторону уменьшения от максимально-допустимого его значения, определенных указанными эталонными уровнями до полной компенсации рассогласования 31 .Однако известные способы регулирования выпрямленного напряжения не обеспечивают равномерной загрузки %фаз по мощности при амплитудных пере" косах фазньтх напряжений сети вследствие изменения длительностей их ин= тервалов проводимости, обусловленных 20естественной коммутацией вентилейнеуправляемого выпрямителя, включенного, в общем случае, в цепь вторичных обмоток фазных трансформаторных регулирующих органов. Неравномерность866668 10 загрузки фаз приводит к пропорциональному увеличению расчетной мощностисилового оборудования и, следовательно, к увеличению массо-габаритных показателей регулируемых многофазных выпрямителей,Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей многофазных выпрямителей, регулируемыхпутем высокочастотной импульсной юдуляции напряжения на стороне переменного тока с помощью полностью управляемых ключей.Поставленная цель достигается тем,то интервалы проводимости фаз устанавливают равными и фиксированнымив пределах (гп/г)1/аУ, где и =1,2 - текущий номер интервалапроводимости данной фазы, путем запирания ключевых регулирующих элементоввне указанных интервалов, и;ичем информацию о временном положении и длительности последних получают путемпреобразования полупериодов фазныхнапряжений сети в импульсы прямоугольной формы и последующего их сравненияпо длительности.При этом при двухполупериодном выпрямлении с нулевым проводом и нейтралью во входной силовой цепи интервалы проводимости фаэ устанавливаютв пределах (п - 1/2)+ 1/2 е 3 Г.На фиг. 1 асимметрия интерваловпроводимости фаз питающего напряженияпри его амплитудной несимметрии; нафиг. 2 - структурная схема реализацииспособа; на фиг. 3 - некоторые варианты регулирующих органов; на фиг,4 временные диаграммы; на фиг. 5 -структурная схема выделения равныхинтервалов проводимости (СВИП) фаз;на фиг. 6 - временные диаграммы работы схемы; на фиг. 7 - вариант СВИП;на фиг, 8 - диаграммы, поясняющие ееработу; на фиг.9 - вариант реализацииспособа.Функциональная схема реализациипредлагаемого способа регулированияа-фазного выпрямленного напряжениядля случая трехфазной питающей сети(в = 3) содержит собственно регулятор выпрямленного напряжения (РРН) 1,реализующий известные способы регулирования, и дополнительно введеннуюсхему выделения интервалов проводи"мости фаз (СВИП) 2, осуществляющуюдополнительное управление ключевымиэлементами регулирующих органов (РО)3, включенных пофазно во входную цепь 5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4неуправляемого выпрямителя 4 путем соответствующего воздействия на схему 5 управления, РВН также содержит выходной фильтр 6 (в частных случаях может отсутствовать) и измерительный орган 7.На фиг, 3 (а,б,в) приведены некоторые иэ возможных вариантов фазных регулирующих органов, использующих принципы высокочастотной широтно-импульсной модуляции. Ключевые элементы регулирующих органов могут быть включены и во вторичную цепь трансформатора, который может быть как многофазным, так и выполненным в виде группы однофазных, при этом первичные обмотки могут быть соединены по схеме треугольника или звезды нейтралью или; без использования последней, а вторичные обмотки подклччены ко входным цепям любой из известных схем многофазного неуправляемого выпрямителя.Процесс выравнивания загрузки фаз но мощности при амплитудных перекосах фазных напряжений сети рассмотрим на примере трехфазного РВН с дискретным регулирозанием для случая сое. динения первичной силовой цепи по схеме звезды с нулевым проводом (нейтралью) и использованием шестифазной(2 щ-фазной) схемы выпрямления с нулевым проводом (данный вариант широко используется при работе на низковольтную сильноточную нагрузку)..На фиг, 4,а показана форма выходного напряжения указанного РВН (толстая сплошная линия) и интервалы проводимости фаз (ТА, ТВ, Т ) без использования СВИП 2. На фиг, 4 тонкой пунктирной линией показаны форма и амплитуда фазных напряжений при разомкну- . той обратной связи системы автоматического регулирования РВН, Эффект регулирования в рассматриваемом случае доетигается путем дискретного изменения напряжения переменного тока подводимого ко входу неуправляемого выпрямителя, например, с помощью РО по схеме фиг. 4, таким образом, чтобы выходное напряжение оставалось в пределах заданной точноадги Ь О= Унтово Онп 11. Естественная коммутация фазных вентильных групп неуправляемого выпрямителя в моменты Сд,приводит к заметной неравномерности интервалов проводимости фаэ РВН Т, ТВ, Тс, Равномерная загрузка фаз может быть достигнута при выполнении равенства ТА = Тв = Тс, что требуеткоммутации вентильных групп неуправляемого выпрямителя в моментыСВО, 1 С , соответствующие моментаместественной коммутации вечтильныхгрупп при отсутствии амплитуднойасимметрии Фазис напряжений сети,и в угловых единицах эквивалентноустановленного интервалов проводимости фаз в пределах 1(п - 1/2)+1/631а,для общего случая в пределах(и " 1/2) 41/2 щ 1 У,Фиксация равных интервалов проводимости фаз РВН может быть осуществлена путем замены неуправляемого выпрямителя управляемым с принудительной коммутацией вентильных группв моменты йо, С Во, йо. Однако такаязамена из-за сложности невыгодна, поэтому предпочтительно фиксированиеинтервалов проводимости фаз путем запирания фазных регулирующих органов 3вне последних.На Фиг. 4 б, показана форма выходного напряжения РВН с использованиемСВИП 2. Возникающие при этом следствие действия системы автоматического регулирования выбросы выходногонапряжения по амплитуде прямо пропорциональны асимметрии Фазных напряжений, малы по длительности (доли миллисекунд, легко фильтруются и на равномерность загрузки Фаз по мощностипрактически не влияют.Функциональная схема выделения интервалов проводимости фаз для рассматриваемого случая РВН (случай использования нейтрального провода во входной силовой, цепи и применения 2 щ-фазной схемы неуправляемого выпрямителяс нулевым проводом) приведена нафиг. 5 и содержит щ входных преобразователей полупериодов фазных напряжений в импульсы прямоугольной формы (ВП) 8, щ инверторов 9, входилподключенных к выходам ВП 8, 2 щ двухвходовых логи.еских элементов 10 Ии щ двухвходовых логических элемен-.тов 1 ИЛИ.С помощью,:ВП 8 и инвертороч 9 сииусоидальное напряжение каждой фазыфиг. (ба,б,в) преобразуется, соответственно, в синфаэную и противофазную последовательности импульсов прямоугольной формы (фиг. бг,д,е,ж,э,и,о). Входы логических элементов 10соединены с выходами ВП 8 и инверторов 9 таким образом, что в общем случае для щ-фазной сети на выходах логических элементов 11 реализуются логические функции А (щщЬ)О(щпЬ),8=(апс)О(апс), ,2=(1 спщ)О(кпщ),И (арпа)О( Ьа), где а,Ь,с1 с,1,щи а,Ь,с.1,щ - последовательности прямоугольных импульсов на выходахВП 8 и инверторов 9, соответственно,А,В,С,К,2,И - последовательностиимпульсов, определяющие интервалыпроводимости фаз РВН (фиг. 6 р,с).1 ф. Так как длительность полупериодов.фазных напряжений определяется их моментам. перехода через нулевой уровень определяемыми геометрическимрасположением полюсов генератора на 1 пряжения сети, и практически не зависят от амплитудной ас;мметрии фазных напряжений сети, то при реализации приведенного алгоритма работыСВИП длительность и фазовое положение управляющих импульсов на ее выходах автоматически с достаточно высокой точностью (1-2 ) устанавливаютсяв пределах Г(п/2)ф 1/2 щ,) Х (заштрихованные области на фиг. 6 а,б,в).Б В отличие от рассмотренного варианта РВН любые другие варианты схем выполнения входной цепи и схем неуправляемого выпрямителя (как однополупериодных, так и двухполупериодных)ЗО могут быть пофазно равномерно загружены при фиксировании интерваловпроводимости фаз в пределах П 2 п/г)+:ф 1/щУ,Для различных вариантов РВН логи 35ческие реализации СВИП могут быть отличны друг от друга, однако принципполучения исходной информации, основанной на преобразовании полупериодов фазных напряжений сети в импульсы40с последующим их логическим сравнением, остается неизменным.Наиболее широко используется ва- ,риант РВН с неуправляемым выпрямителем мостового типа без использованиянейтраяи во входной силовой цепи.45На фиг. 8 а,б,в сплошной линиейпоказаны линейные напряжения сети, апунктирной лигией - фаэные. СВИП дляданного варианта РВН, как видно извременных диаграмм на фиг. 8, на уп 50равляющих выходах реализует логическиз функции А = (апЬ)О(апЬ), В вщ(Ьпс)О(Бпс),2=(йпщ)О(йпщ), Я щ=щпа)О(щпа).Управляющие импульсные последова"55тельности на выходах СВИП А,8,2,И Фиксируют равные в заданных для каждого конкретного варианта РВН пределах интервалы проводимости Фаз, внекоторых каналы управления регулирую- . щими органами соответствующих фаз запирают их ключевые элементы, обеспечивая тем самым необходимый. угол коммутации вентильных групп неуправляемого выпрямителя.Использование предлагаемого способа особенно эффективно в РВН, работающих на значительную емкостную нагрузку, когда неравномерность загрузки Фаз даже при.небольшой амплитудной асимметрии может составлять десятки процентов.Предлагаемый способ регулирования может быть использован в уже действующих РВН без каких-либо изменений вих внутренней схеме путем добавления внешних управляемых ключей 12 по числу фаз и СВИП (фиг, 9), что позволяет повысить их выходную мощность.Выравнивание загрузки фаз по мощности позволяет снизить расчетные мощности силового оборудования и тем самым улучшить массо-объемные характеристики РВН.формула изобретения1. Способ регулирования а-фазного выпрямленногэ напряжения путем высоко. частотной импульсной модуляции напряжений сети в пределах интервалов проводимости фаз с помощью полностью управляемых ключевых регулирующих элементов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей реализующей его аппаратуры при амплитудной несимметрии напряжений а-фазной питающей сети, интервалы фаз проводимЬсти поддерживают Фиксированными и равными путемзапирания ключевых регулирующих элементов вне последних, причем информацию о фазе и длительности устанавливаемых интервалов проводимости получают в виде импульсов управленияпутем преобразования полупериодов Фазных напряжений сети в соответствующие нм по длительности импульсы прямоугольной Формы и последующего ихлогического сравнения между собой.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при 2 а-фазном выпрямлении в схеме с нулевым проводомв выходной цепи и нейтраль во вход ной цепи интервалы проводимости фазуетанаалнаант а пределах йп " а Ке 1 Х,Х 1где и 1,2 - текущий номер интервала прбводимости данной Фазы,.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с ятем, что для всех однополупериодных и двухполупериодиыхвариантов схем выпрямленин интервалыпроводимости Фаз устанавливают в пределах т 2 п - )+ -УИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе. Рожанский Л.А. и Фиолетов А.А.Схемные решения и энергетические ха 30рак ернстики мостовых трехфазных выпрямителей с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне трансформатора. "Современные задачи преобразовательной техники", Киев, АН УССР,1975, ч. 6,2. Патент ША 11 р 3195038, кл. 323-25,1964.3, Авторское свидетельство СССР.по заявке У 2483776/07,кл. Н 02 И 7/12, 1976,